Биота и ее роль в структуре и функционировании ландшафта
Биота – совокупность растительности и животного мира. Биота – самый активный компонент ландшафта. По словам Владимира Ивановича Вернадского, живые организмы – самая мощная сила, преобразующая вещество на земной поверхности.
Влияние биоты на природные геосистемы стало существенным 570 млн. лет назад, когда начался фанерозой (эра явной жизни). Стал активно идти биохимический процесс фотосинтеза. С этого времени природные геосистемы существенным образом изменились под действием биоты: содержание кислорода в воздухе увеличилось в 1000 раз, сформировалась почва, кора выветривания и т. д.
93% всех видов растений и животных обитает на суше. Биомасса – количество живого вещества, обитающего в данном месте. Биомасса обычно измеряется в т/га. Биомасса земного шара составляет 2 трлн. т сухого живого вещества, из них 98% – биомасса наземных растений. Биопродуктивность – количество живого вещества, которое производят живые организмы (главным образом, зеленые растения) за год на единицу площади. Биопродуктивность земного шара составляет 170 млрд. т сухой массы в год. Из них 25–27% – водоросли, 35–37% леса суши, 25–30% травянистые, кустарниковые сообщества степей, саванн и пустынь.
По трофическим (пищевым) цепям биота делится на продуцентов, консументов и редуцентов. Продуценты – зеленые растения, которые в процессе фотосинтеза преобразуют неорганическое вещество в органическое. Консументы – живые организмы, не производящие органическое вещество, но потребляющие в пищу продуцентов. Различают консументы 1, 2 и 3-го порядков. Редуценты – главным образом микроорганизмы, разлагающие отмершее органическое вещество на минеральные составляющие.
Р. Линдэман сформулировал закон пирамиды энергии, или закон трофической пирамиды (правило 10%): с одного трофического уровня экологической пирамиды переходит на другой ее уровень в среднем не более 10% энергии. Этом закон отражает реализацию в биоте 2-го закона термодинамики. Остальные 90% диссипируются (рассеиваются) в окружающую среду. Так или иначе, минеральные вещества снова оказываются в почве и используются растениями для питания. Таким образом, осуществляется малый биологический круговорот. Этот круговорот частично разомкнут, т. к. часть веществ выбывает из круговорота на долгое время, например, органические вещества, образующие гумус, каустобиолиты. В каустобиолитах накапливается 0,004% биологической энергии, однако за 570 млн. лет накопилось 10 32 ккал. В настоящее время в год расходуется столько энергии, сколько было накоплено биотой за 370 млн. лет. При таких темпах использования полезных ископаемых биогенной энергии хватит на 4,5 тыс. лет.
Факторы жизни растений: свет; тепло; вода; воздух; элементы минерального питания.
Согласно закону незаменимости, для жизни растений необходимо наличие всех этих пяти факторов. По закону минимума (закону Либиха) биопродуктивность растений в наибольшей степени зависит от того фактора, который находится в минимуме.
Источник статьи: http://helpiks.org/8-598.html
Значение биоты в структуре и функционировании ландшафта.
По отношению к ландшафту считается, что биота — наиболее активный и критический компонент ландшафта.
Активное влияние биоты зародилось 570 лет назад. Природные геосистемы изменились. Особая важная роль принадлежит растениям. На суше обитает 93 % всех растений и животных.
Б — кол-во живого вещества, обитающего в данном местообитании (тайга)
Биопродуктивность всего земного шара равен 170 млрд. тонн в год в расчете на сухую массу (27% — водоросли, 35 — 37 % — леса суши, 35 — 30% — травянистые и кустарниковые сообщества степей, пуснынь и саванн)
Во всех ландшафтах по показателям Б и П преобладает биомасса.
13 вопрос.ландшафтно-географические поля и нуклеарные геосистемы. Ландшафтные экотоны.
Ландшафтно-географическое поле- сфера вещественно-энергетического и информационного влияния одних геосистем на другие. Каждая геосистема обладает своим полем, разным по площади и влиянии на смежные геосистемы.
Поля по своей природе:
-геофизические(пр поле горного хрепта)
-геохимические(пр поле пухлого солончака)
-гидрогеологические(пр грунтовые воды у подножя гор)
Нуклеарые географические поля разного рода накладываются друг на друга.В частности, наиболее сильные нуклеарные поля создают вокруг себя город.Принцип удаления: чем на большее расстояние удоляется латеральное воздействие,тем больше расхода энергии он требует.
Претположим мы имеем геосистему,которая обладает мощным вещественным воздействием на другие.(Москва и подмосковье) Следовательно, нуклеарная система состоит из ландшафтного ядра с большим потенциалом и окружающих его пограничных слоев. Они соединены латеральными связями.
Пример нуклеарной системы Чернобыльская АЭС.Системы мощного антропогенного воздействия именуются импактными.
Принцип векторного убывания: вещественно-энергетическое воздействие геосистемы или ядра на смежные территории, ослабление по мере удаления от ядра.
Ландшафтный экотон- переходная полоса или зона между смежными природными геосистемами. Чем более контрастны геосистемы, тем ярче выражен экотон. Пример: берег моря, зона лесостепи. Они могут быть: локальные, региональные и даже планетарные.
В пределах экотонов большое разнообразие видового и ценотичекого разнообразия биоты- опушечный эффект.
Функции ландшафтного экотона:
1 буферная ф, гашение сигналов.
2 мембранная ф, избирательное пропускание.
3 трансляционная ф, транзит потоков.
Вопрос. Ландшафтные катены.
Латеральные вещественно- энергетические геосистемые связи образуют единсва в нутрии и снаружи ландшафта. Такие единства, сопряженные круговоротами, потоками веществ- парагенетические системы. Если она сформирована однонаправленным потоком- вектарная. В ней всегда можно увидеть направление. Такая векторная система способствует установлении направлении миграции веществ во всех компонентах ландшафта. Парагенетические системы могут быть разной размерности.
Ландшафтная катена- векторная парагенетическая система, представленная соединенных друг с другом природных геосистем, объединенных потоком веществ и энергии, от водораздела до местного базиса эрозии. Чаще базис- река, озеро.
Главный фактор катены- поверхностный, внутрипочвенный и грунтовый сток. Катена- каскадная геосистема, всегда имеет ряд ступеней или ярусов, перемещение веществ с верху вниз. Совокупность катен- бассейная система.
3 звена катены: элювиально- денудационный, транзитный, аккумулятивный.
Пример катены Центрального Казахстана: 1 надпойменно- терраовый ландафт, 2 полугидроморфные и гидроморфные ландшафты, днища речных долин 3 аквальные геосистемы.
Стоит отменить что в верхнем слое катены проявляется эрозия почвы,а в нижнем скопление химических загрязнителей.
Вопрос. Ландшафтный экотон.
Ландшафтный экотон- переходная полоса или зона между смежными природными геосистемами. Чем более контрастны геосистемы, тем ярче выражен экотон. Пример: берег моря, зона лесостепи. Они могут быть: локальные, региональные и даже планетарные.
В пределах экотонов большое разнообразие видового и ценотичекого разнообразия биоты- опушечный эффект.
Функции ландшафтного экотона:
1 буферная ф, гашение сигналов.
2 мембранная ф, избирательное пропускание.
3 трансляционная ф, транзит потоков
Ландшафтные экотоны и их основные функции
Ландшафтный экотон — это переходная полоса или зона между смежными природными геосистемами. В этой полосе (зоне) особенно активно (напряженно) осуществляется латеральный (площадной) перенос вещества и энергии между смежными геосистемами. Чем более контрастны по своей природе смежные геосистемы, тем более ярко выражен между ними экотон. Примеров этого очень много. Вот несколько характерных: берег моря, лесная опушка, зона лесостепи, наконец, и вся ландшафтная оболочка между атмосферой и литосферой. Ландшафтные экотоны, следовательно, могут быть разной размерности: шкальные, региональные и даже планетарные.
Справедливо считается, что в пределах экотонов сохранены и наиболее благоприятные условия для видового и ценотического разнообразия биоты, в частности, известные как опушечный эффект. Для экотонов характерны наиболее высокие средообразующие и ресурсовоспроизводящие потенциалы. В силу этого они чаще всего и служили местами основания и строительства новых населенных пунктов (сел, городов), а также рекреационных объектов.
В настоящее время принято выделять несколько основных функций ландшафтного экотона:
1.буферные функции, где осуществляется, главным образом,гашение сигналов;
2. мембранные функции — идет избирательное пропускание (веществ энергии, информации);
3.трансляционные функции — происходит основной транзит.
Ландшафтные ярусы. Плакор
Азональное геолого-геоморфологическое членение всей ландшафтной сферы Земли отражается в типологической классификации ландшафтов, а именно в том таксоне обшей классификации, который именуется как классы ландшафтов. Эта азональность проявляется в членении суши на горы и равнины, в разделении гор и равнин на ярусы.
Ландшафтная ярусность — это дифференциация (разделение) ландшафтной структры регионов на высотные генетические ступени в соответствии с основными геоморфологическими уровнями территорий. Ландшафтным ярусом соответствуют подклассы ландшафтов.
На равнинах ландшафтные ярусы представлены тремя (в основном) уровнями: возвышенным, низменным и низинным.
Возвышенные ландшафты — это древние элювиальные ландшафты, обычно это плакоры (пример — ландшафты Средне-Русской возвышенности).
Низменные ландшафты — обычно это неоэлювиальные ландшафты, сравнительно недавно вышедшие из состояния супераквальных (т. е. из положения средней и самой нижней части склонов — по отношению к водотокам и водоемам) и перешедшие в элювиальный режим (Причерноморская и Прикаспийская низменности).
Низинные ландшафты чаще всего приурочены к слабодрениро-ванным пространствам низменностей, дельтам и поймам. Здесь господствуют гидроморфные и полугидроморфные ландшафты, в которых преобладающими типами увлажнения является грунтовое, натечное или пойменное. Низинные ландшафты нередко бывают интра-зональными, например Барабинская низменность на крайнем юге Западной Сибири, дельта Волги и Волто-Ахтубинская пойма.
Принципиально иначе выглядят ландшафтные ярусы в горах. Очевидно, что их можно исчерпывающе обозначить пределами таких таксонов, которые обычно хорошо выделены на географических, ландшафтных, гипсометрических картах и схемах:
Интересно, что все обозначенные ландшафтные ярусы гор прекрасно сопоставимы с основными гидрогеологическими структурами Земли, например межгорно-котловинный.
Ярус сопоставим с межгорными впадинами, в пределах которых чаще всего располагаются межгорные (замкнутые) артезианские бассейны; в пределах высокогорного ландшафтного яруса находятся структуры типа гидрогеологических массивов и т.д.
Говоря о литогенной основе (фундаменте) ландшафтов, необходимо отметить введенный Г.Н. Высоцким термин «плакор» (плакорные пространства). Термин характеризует приводораздельные возвы-шенно-равнинные территории с незначительным эрозионным расчленением, глубоким, как правило, залеганием грунтовых вод. С дневной поверхности эти пространства в большинстве случаев сложены суглинками. Термин «плакор» широко употребляется в ландшафтоведении Отметим, что плакор развивается лишь в условиях атмосферного увлажнения и часто выступает как эталон географической зональности.
Источник статьи: http://megalektsii.ru/s3416t3.html
Роль биоты в функционировании ландшафта.
В качестве единицы биоты выступают биосистемы. Элементы биосистемы: продуценты ( вырабатывают первичное вещество, автотрофы), консументы (вторичное живое вещество, используют вещество продуцентов) 1,2,3 порядок, биопродуценты – это организмы, которые питаются отмершими растениями и животными: редуценты и преобразователи органического вещества, биохоры: лес (древесные и кустарниковые растения), саванны (лесостепь), степь, тундра, пустыня.
Биотоп– это комплекс факторов среды, соответствующий определённым жизненным требованиям видов.
Экотоп– это абиотическая часть среды в данной экосистеме.
Биогеохимический круговорот веществ — повторяющиеся циклические превращения и перемещения химических элементов через косную и органическую природу при активном участии живых организмов.
4 геохимические функции организма в ландшафте:
1.селективно поглощает из окружающей среды химические элементы и накапливает их внутри себя.
2.осуществляет перенос химических элементов в пределах ландшафта, увеличивая таким образом их подвижность.
3.регулирует газовый состав атмосферы.
4.дышит, т.е. поглощает О2 и выделяет СО2.
Живые организмы определяют собой течение ряда специфических процессов:
1.окислительные реакции, т.е. выработка кислорода зелёными растениями.
2.восстановительные реакции, автотрофные бактерии способны восстанавливать соединения серы в сероводород и сернистое железо.
3.разложение органического вещества грибами и бактериями в присутствии кислорода сопровождается образованием СО2, Н2О и N.
4.разложение органического вещества бактериями без доступа кислорода с образованием сероводорода, метана и водорода.
Прямые и обратные связи геосистемы и её компонентов.
Ландшафт –саморегулирующаяся система, которая в условиях постоянного поступления органического вещества и энергии старается достигнуть стабильного состояния за счёт прямых и обратных связей.
Для прямой (односторонней) связи характерно однонаправленное влияние отдельного тела на другое (влияние солнечной энергии на землю, почвенных процессов на формирование коры выветривания, грунтовых вод на питание рек).
Обратная связь – это свойство системы воздействовать на приходящий из вне импульс, поступая и проходя через систему импульс претерпевает определённые изменения. Что приводит к цикличности действия (почва-растительность, промышленность-с/х).
Обратная связь может быть прямой или цепочечной, отрицательной или положительной.
Положительная обратная связь возникает в том случае, когда контур обратной связи усиливает эффект импульса поступающего из вне и вызывает цепную реакцию лавинного типа в том же направлении, в каком действовал первичный импульс. Системы с положительной обратной связью не могут действовать постоянно и ограничены элементами, которые не а в состоянии изменяться беспредельно в одном направлении. Пример: процесс засоления почв.
Отрицательная обратная связь. Когда внешний импульс возникает, замкнутый контур изменяется и ведёт к динамическому равновесию ландшафта. При отрицательной обратной связи результаты процесса ослабляют его действие и способствуют стабилизации системы, восстановлению её исходного состояния. Пример: увеличение растительной массы в ландшафте =>увеличение растительных остатков =>увеличение гумусовых кислот =>выщелачивание почвы =>уменьшение количества растений.
Отрицательная обратная связь присуща всем основным субсистемам ландшафта и способствует тому, что нарушение энергетики системы вызывает изменение её переменных, а это приводит к возникновению нового сбалансированного состояния системы. Такое состояние называется динамическим гомеостазом.
Гомеостаз ландшафта –это способность ландшафта нейтрализовать изменения, происходящие в каких-либо его частях при помощи механизма отрицательной обратной связи. Сокращение количества осадков – мельчают реки – меняется растительность – почва, усиливается поверхностный сток – эрозия почв – переуглубление водостока.
Ландшафт, который претерпевает изменения в результате перехода ландшафтной геосистемы через пороговые перегрузки, являетсяметастабильным ландшафтом.
Ландшафтная территориальная структура.
Ландшафтная территориальная структура –это совокупность ландшафтных территориальных единиц, связанных определёнными пространственными отношениями. Элементарной ландшафтной ячейкой является фация, которые объединяются в различные территориальные структуры в зависимости от того, какое системообразующее отношение принято в качестве основы этой интеграции.
Выделяют 4 основных системообразующих отношения:
1.генетико-морфоллогические отношения
2.позиционно-динамические отношения
3.связность по линии токов (парагенетическая структура)
4.общность по гидрофункционированию (бассейново-ландшафтная структура) состоит из фаций.
Морфо-генетическая структура состоит из следующих таксономических единиц:
Отдел (наземные, земноводные, водные), системы, подсистемы, класс, подкласс, тип, подтип, род, подрод, вид.
Генетико-морфологическая структура:
Ландшафт, местность, урочище, подурочище, фация.
Район, ярус, ландшафтная полоса, фация.
Парагенетическая структура (ПГ):
ПГ комплекс, ПГ пояс, ПГ сектор, ПГ звено, фация.
Обоснование выбора типа анализируемой ландшафтной территориальной структуры.
Выбор анализируемого типа определяется спецификой задач, решаемых при ландшафтном и агроландшафтном обосновании, поэтому в каждом конкретном случае нужно установить, какие отношения между фациями следует учитывать. Соответственно этим отношениям определяется тип ландшафтной структуры.
| Проблема | Тип ландшафтной структуры |
| Разработка зональных систем земледелия | Генетико-морфологическая |
| Проектирование сортоиспытательных и опытных станций (районирование сортов, подбор севооборотов, разработка технологий, агроэкологические исследования) | Генетико-морфологическая Позиционно-динамическая |
| Составление схем землеустройства | Позиционно-динамическая |
| Разработка схем противоэрозионных мероприятий | Позиционно-динамическая Парагенетическая |
| Разработка проектов водоохранных зон и коренной мелиорации оврагов | Парагенетическая Бассейновая ландшафтная |
| Разработка водохозяйственных схем, мониторинг, создание агроландшафтных заповедников. | Бассейновая ландшафтная |
Широтная зональность.
Региональная дифференциация обусловлена соотношением двух внешних по отношению к ландшафтной оболочке энергетических факторов: внутренняя энергия земли и солнечная энергия. Проявление этих факторов определяют две общие географические закономерности: зональность и азональность.
Под широтной зональностью понимается закономерное изменение физико-географических процессов, компонентов, комплексов от экватора к полюсам. Первичная причина зональности – неравномерное распределение коротковолновой радиации солнца по широте вследствие шарообразности Земли и изменения угла падения солнечных лучей на земную поверхность.
Реальное распределение солнечного тепла в ландшафтной оболочке нестрого соответствует изменению широты. Существенные отклонения вызываются суточным вращением Земли по эклептике и наклоном оси под углом 66,5 0 . Вследствие наклона земной оси солнечная радиация поступает неравномерно в течение года, что обуславливает сезонные изменения тепловых и циркуляционных зон, что влечёт за собой сезонность других природных процессов.
По характеру изменения температуры различают следующие полюса:
1 жаркий, со среднегодовой температурой выше 20 0 С.
2 умеренных пояса (между годовой изотермой 20 0 и изотермой самого тёплого месяца 10 0 )
2 холодных пояса (с температурой самого тёплого месяца 10 0 С)
Внутри последних выделяются области вечного мороза с температурой самого тёплого месяца ниже 0 0 С.
Непосредственный результат зональности теплового режима и циркуляции воздушных масс – влагооборот и водный баланс земной поверхности.
Зоны, в зависимости от КУ:
Зона влажных лесов или избыточного увлажнения КУ≥1,5
Зона лесов или достаточного увлажнения КУ от 1 до 1,49
Зона лесостепей или умеренного увлажнения КУ от 0,6 до 0,99
Зона степей ил недостаточного увлажнения КУ от 0,30 до 0,59
Зона полупустынь или скудного увлажнения КУ от 0,13 до 0,29
Зона пустынь или ничтожного увлажнения КУ от 0 до 0,12
Радиационный индекс сухости – это соотношение между годовым радиационным балансом и годовыми осадками.
Зональность выражается не только в среднем годовом количестве тепла и влаги, но и в их режиме.
Широтная зональность оказывает влияние на все компоненты ландшафта, но в разной степени (по убыванию): климат, растительность, животный мир, почва, поверхностные воды, грунтовые воды, рельеф, литогенная основа.
Географическая секторность.
Важнейший азональный феномен – деление земной поверхности на континенты и океаны, это обусловлено действием внутренней энергии Земли.
В силу различия физических свойств твёрдой поверхности и океана под ними над ними формируются различные воздушные массы – континентальные и морские, возникает континентально-океанический перенос воздушных масс, который накладывается на зональную циркуляцию атмосферы. По мере удаления от океана вглубь континента и уменьшения влияния воздушных масс возрастает континентальность климата и сокращается количество осадков. Отсюда неизбежно следует закономерная смена растительных сообществ, животного мира, почв и такое явление было названо секторностью.
На материках различают 3 физико-географических сектора: западный, центральный, восточный.
Наиболее полный спектр секторных переходов наблюдается в умеренных широтах Евразии (общ. 7 секторов).
В природе можно наблюдать явление локальной зональности.
Между зональностью и секторностью существуют сложные соотношения и взаимообусловленности. С учётом этого выделяется система ландшафтных зон.
Под системой зон (зональным спектром) понимается долготный сектор суши. Сначала выделяют ряды континентальные и приокеанические. Континентальные ряды – это зоны пустынь разных поясов, полупустынь, степей, в других зонах наблюдаются черты сухости и континентальности (таёжная зона, ей свойственна суровая зима, развитие многолетней мерзлоты и признаки остепнённости). К приокеаническим системам относятся типичные лесные зоны различных широтных поясов, при этом западные и восточные ряды существенно отличаются между собой.
Источник статьи: http://infopedia.su/5x4ac8.html
